在集成电路设计中向前和向后兼容性

能否经得住时间的考验的设计变得更加困难,由于加速创新的架构,市场,技术,如人工智能和机器学习。

传统方法为保持市场份额和分析应该在下个版本的产品倒在路边。他们被取而代之的最佳猜测关于市场趋势和需要平衡的成本可编程性与竞争压力,包括性能、权力和投放市场的时间。底线是变得更难预测一个特定的设计将如何,应该添加多少的向后和向前兼容性,以及其他相关技术可能影响其预计一生设计。

“你需要第一个硅降低成本和进入市场,“说Hezi萨尔州,产品营销总监、手机、汽车和消费在Synopsys对此IP。“投资是真正关注包括正确的特性,正确的成本,和包括接口和标准产品。然后你需要摊销与回报的投资在尽可能多的应用程序”。

例如,有也有针对性的人工智能AI加速器芯片边缘设备,这可能会需要一组独特的特性。“我将这组特征两个不同的市场,但我会做两个不同的芯片吗?可能不会。如果我能做到,那不会是最好的成本,但可以让我获得更多。这将是更有效的成本。”

属于平台类型的方法,连接一系列遗留和新设备设计成一个SoC。“如果你想有LPDDR4或LPDDR5,您可以选择使用相同的芯片,既然你不想排除自己的市场,”他说。“当然,市场包含了一些主流,一些高端应用程序中,如果你是针对多个市场你想这样做。”

缺点是支持IP提供商遗留标准是昂贵的。有PPA点球支持所有遗留节点,测试验证一切,最终产品本身和所有可能的模式。此外,还有可能出现的互操作性问题。

“重新划定向后兼容性需要大量的考虑,”萨尔州说。“市场是什么?它是什么阶段?你做哪些空间作为SoC供应商?你的市场接受你滴,兼容性?我们谈论的是出类拔萃,但这些都是连接到连接器,soc和你不控制。有很多的设备与遗留HDMI和USB,你不能下降,和一个SoC提供者需要考虑设备市场,这些设备连接到你的。仍有遗留的设备,所以你需要做出有意识的决定你想做什么。”

已经被越来越多的认识到芯片的进步的步伐正在加速。这部分是由一个不强调比例仅以提高性能和减少力量,推动芯片制造商开发新架构和包装技术来弥补这些赤字。的一部分,它也是全新的开放市场,如人工智能、汽车和边缘计算。结果是,变化发生得如此之快,很难设计团队保持当前甚至在一个单一的设计周期。

“有很多创新的发生——新网络,工作负载的市场,和许多这样的新运营商,和运营商,人们没有设计或已知的先验。亚斯Mitra说:“快,产品营销总监Tensilica节奏人工智能产品。“许多人采用的方法是非常困难的,固定的加速器,某件事很好。但是当你沿着及时,就很难赶上,因为人们正在做新网络。然后,当你将它们映射,这本质上变得非常困难。做能否经得住时间的考验的一个方法是把一个更通用的处理器或通用DSP加速器。通过这样做,DSP基本上是所有所有操作符,不能直接映射在加速器”。

之一,处理这些快速变化的解决方案是将一些功能的软件。尽管这在速度和节能,它有一个大的经济效益。

“这可以追溯到软件工具链,”Mitra说道。“你在软件工具链有能力消费网络,和新的网络,分析它,然后吐出的代码可以运行在加速器。用DSP技术你能否经得住时间的考验与协同处理器连接到加速器,或DSP与加速器。但利用那件事我需要软件足够灵活和敏捷,这新工作负载,我可以映射。我需要一个好的工具链和一个编译器流映射这些处理器。”

看左和右
多少向前和向后兼容往往取决于市场。

在这个行业,没有人希望他们的旧系统过时,需要全面更新的东西,”亚历山大·米贾托维奇说Vtool高级数码设计师。“他们想要继承他们的昂贵和证明函数从先前的设置和添加一些新的电子产品。不过,你或多或少都必须应付它,你知道哪些行业不能不是向后兼容的。如果你运行的核电站,例如,你不会改变,除非是绝对必要的。但如果您正在构建一个iPad,你可以完全改变整个电子产品,因为它是一个产品,本身。你不会打如果你的组件都是崭新的。”

不担心向后兼容性允许更快的设计周期和设计中更多的创新。

“一切进入更大的系统必须是向后兼容的,直到所有旧的组件替换新版本,在某些系统”米贾托维奇说。“世界上最大的公司试图猜测接下来会是什么,要准备什么。你可以做的最好的事情就是不停地倾听人们的需求,和听市场正赶上新趋势。但它仍是一场赌博,因为你要和你的直觉。有时候你的想法,在一个特定的技术将成为未来的事情,每个人都开始使用你的产品,因为它有一些领先竞争”。

从芯片架构的角度来看,传统支持增加了成本。它花费更多的资金去维持遗留支持通过软件补丁和调试。此外,它增加了芯片的面积。

“如果你还想支持相同的市场为前一个,您可以决定与当前操作功能但离开之前的功能,“奥利维拉Stojanovic说Vtool项目经理。“但你可能大规模生产成本的两倍。真的需要一个分析整个市场和需求是什么。或者,如果你是第一个在市场上,那么你需要创建。或多或少,而是市场需求和价格和体积之间的权衡你会卖。”

软件世界,当然,是用来处理技术不断升级,今天尤其如此依赖机器学习应用程序。“这些应用程序不断学习和改善需要下载升级。软件通常是非常稳定的硬件平台上运行,但平台怎么升级或分化而无需重建它们。自定义随着时间的推移,跟上需求的变化是至关重要的。这样做的关键之一是建立一个可重构硬件平台允许的灵活性。有很多方法来实现,但许多公司都采用异构计算,包括不同的元素,比如软件可编程引擎,加速器,和可编程逻辑。将所有这些组件有助于满足低延迟,性能和容量需求,同时实现灵活的平台。最终,这个想法是为了扩展硬件在整个产品生命周期的生命作为持续改进应用程序。但这样做需要持续的验证。如果我们看一个敏捷开发流程、原则之一是执行持续集成和测试。 If we apply that to hardware development, we can begin to understand that as changes are made, verification must also be done to ensure that changes don’t introduce new bugs, safety issues, or security vulnerabilities,” pointed out Rob van Blommstein, head of marketing at OneSpin Solutions.

数据驱动能否经得住时间的考验
数据中发挥着越来越重要的作用,能否经得住时间的考验。它可以用来评估市场趋势,它可以用来匹配所需要的设计,在高级别上和芯片的设计和验证一个或多个应用程序。一般来说,越需要兼容,需要处理更多的数据和分析。

”的验证数据量成正比的长度测试,”罗伊Shubhodeep Choudhury说Valtrix系统公司的首席执行官。“短和更严格的顺序,它将生成验证数据。例如,选择C / c++编写内存拷贝测试总是产生一个漫长而无效的测试生成更多的数据比一个装配序列。所以刺激开发者需要精心计划每个场景的目的是如何转化为一个测试序列。优化支架的数量与任何场景关联指令必须在测试开发活动的一个重要标准。”

这只是应用的一些最佳实践开发。“测试刺激发电机需要重现在自然界中,”罗伊Choudhury说。“工具必须确定性生成相同的测试序列以及建筑环境每次相同的输入种子传递。这将确保验证数据可以在以后如果需要忠实地再现。另一个需要重点以减少数据验证失败用桶装机制。如果失败可以映射工具签名或断言,它更容易识别和组失败的回归和消除重复的。”

其中一些还需要创新,如何使用数据。验证数据可以通过运行优化更有意义的刺激。“这包括测试可运动部分的逻辑,最近经历了变化或导致错误,”他说。“AI /毫升可以在这里发挥重要作用通过使用覆盖率反馈调整约束/输入,它会生成有意义的测试结果。”

套期保值与可编程性
防未来架构的另一个方法是使更多的设计可重复编程的。这是fpga的主要原因之一,eFPGAs增长如此之快的时代AI和毫升。这同样适用于软件,这是非常灵活的通过几乎无休止的补丁。

有效”,这意味着更多的软件,也许更多的控制器,”Simon Davidmann说治之软件公司的首席执行官。“它需要子系统和处理器,而不是RTL,然后你可以重新加载您的软件,只要软件运行效率。”

这样的公司和规则之间存在着错综复杂的参与开发人员评估他们对这些算法的体系结构。“模拟器帮助人们建立这些模型的架构,这样他们就可以尝试他们的软件在这路上RTL被冻结,“Davidmann说。“在某些方面,通过模拟和虚拟平台,您可以构建一个模型你考虑什么,看看它是如何工作的对于不同类型的应用程序,并重新配置和变化的东西。虽然不是每个人都这样做,很多人做的。当他们得到一个模拟运行时,他们会尝试运行不仅仅是记在心里的。此外,一旦你有一个仿真平台,你考虑回归测试——不只是你玩现在。您可以运行你之前的设计通常检查遗留软件仍在运行。当你思考未来,你必须带过去你大部分的时间。”

对未来的规划需要大量的试验和错误。“模拟器用于架构决策,尝试对未来新配置和不同类型的功能,”他说。“这将运行西风以及FreeRTOS吗?如果在这些平台上工作,它也运行前面的功能吗?也是常见的设计团队回顾,以确保他们的旧设计仍然适用于手臂或MIPS PowerPC,同时展望未来,和尝试不同的配置。虚拟平台帮助架构设置它将来可能有用,同时也给能够分析不同的软件配置上运行。”

为公司建立了先进的testbenches为核心,工程团队将尝试使用相同的testbench在下一个核心。当使用处理器模型在虚拟环境中,数据必须退出了RTL testbench为了做一个对比模型的核心,因为每一个指令周期的模拟器是一个参考比较。一个挑战源于这样一个事实,新核心不提取相同的信息,所以同一testbench不能被使用。这反过来会产生更多的工作。

“验证生态系统,需要有更多的标准,因为人们想做的重用,“Davidmann说。“验证IP是传统上专注于目标,如USB, TileLink,或安巴。生态系统的验证、标准需要所以IP可以与不同的核心工作。它不仅仅是项目测试。它的基础设施是住在,因为你想重用它。也许你在一个节奏的环境,和Synopsys对此你想要验证的IP。但是因为没有标准,你不能使用它在你的节奏环境,反之亦然。早期时,需要有一些标准验证生态系统来帮助未来的打样验证这一想法的。”

市场压力
这些设计和验证终端市场压力相差很大。但是他们是特别具有挑战性的在汽车领域,那里是一个微妙的平衡利用前沿技术和遵守法规,同时支持可靠性和交互与其他车辆在路上。

“汽车系统必须在车里很长时间,所以当你部署一个系统,如果你不是前缘,你将会落后,”弗兰克说,铁产品营销高级总监Rambus IP核。“你不是经常能改变它。因此,汽车芯片架构师必须更积极地他们的IP,和半导体结构的选择。与此同时,他们必须处理所有的可靠性问题。”

游戏机市场股票一些相同的要求。“游戏机本身必须保持在市场上10到15年,所以有趣的挑战是提供一些前沿的一天,但仍有足够的力量在生命周期的后期,当游戏变得更好,人们要求更多的视觉体验,”史蒂文说哇,Rambus研究员、著名的发明家。”汽车,你想要得到最好的硬件可以当你启动因为你知道事情会得到升级,他们有相关停留很长时间。这说明如何设计的挑战一切向后兼容性的猜测事情将会是什么样子。你必须有一个相对深思熟虑的策略允许这样的事发生在未来。当汽车开始支持蓝牙,蓝牙耳机将工作一段时间,然后可能不工作如果是升级。此外,某些品牌的蓝牙耳机不工作在某些汽车。这个说话有点兼容性和一点点向前兼容性,这是一个相当难以预测和计划。”

在汽车,有激烈的讨论如何处理遗留的IP或代码时需要通过特定的认证。“这是一个巨大的问题相关的公司,“奥利维拉Vtool Stojanovic项目经理说。“当你从头开发的东西,你知道的标准,它是容易得多。但与遗留,那么这是一个问题。”

如果是ADAS SoC或新SoC,这些更特定于某个开发人员可能的功能,并把它绑在特定的体系结构在汽车或特定的汽车制造商通常使用ADAS SoC。因此,有更多的偏向于特定的体系结构。

“但是有多功能的设备,如图像传感器,“说Synopsys对此萨尔河。“虽然有不同的设计比汽车市场商业市场,最基本的功能是相似的。有图像信号处理器,坐多图像传感器和并行转换器之间的,也可以是多功能的。是的,有这一层的汽车,需要合格的设备,和某个年级的IP必须不是一个商业市场的需求。如果你想设计只是在消费市场,这是人工智能的优势。当你知道你有多个图像进入你的设备,你用一些人工智能推理标签,这是非常简单的。还有通过作为PCIe协同处理器连接,或并行转换器,如果这是在汽车。可能有一个多功能的ISP可以在两个市场。然而,它需要设计的超集。这似乎是AI初创公司正在采取的方法很多。 They can repurpose the engine. It doesn’t matter if it’s in a car necessarily or an industrial application. They can do that and be wiser about what they do and to prolong the lifetime of their product.”